KGPS中频熔炼炉使用说明书

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1、KGPS中频熔炼炉说明书前 言非常感谢您购买陕西科文机电设备有限公司KGPS系列中频电炉设备。本说明书主要介绍KGPS系列中频电炉设备。KGPS系列中频电炉设备是按目前最先进的技术设计、制造的，其先进性和可靠性将给您带来高效率和低维修量。本说明书详述了KGPS系列中频电炉设备的工作原理、操作方法和维护要点等等，在使用前务必请详细阅读，并按要求进行日常维护工作，以延长设备的使用寿命，降低故障。本说明书仅是KGPS系列可控硅中频电炉设备及其相关附件的技术说明文件。说明书中提到的附件并不一定装在每一套电源内。电源的具体成套范围应以供货合同和技术协议书为准。本说明书所标示的有关技术数据，说明和规格是根

2、据现有产品而定的，鉴于产品的不断改进和提高，我们有可能调整部分技术数据和零部件规格，调整之处我们会提供附加的技术说明文件。今后若有与本说明书不符的产品应以改进后的产品和附加的技术说明文件为准。对以前生产的产品我们不承担改进的责任。目 录第一章 概 述 3第二章 规格和技术参数 4第三章 主电路工作原理 5第四章 控制板原理 14第五章 操作和安全守则 22第六章 日常维护 24第七章 故障诊断 25第八章 安装 29第九章 中频电炉的产品概述 31第十章 附图第一章 中频电源概述KGPS系列中频电源的作用是将输入的三相工频电能转变为单相中频电能，它主要用于中频感应熔化、保温、加热、淬火等等，作

3、为此类设备的供电电源。本系列电源的输出功率从100kW至12000kW，工作频率从100Hz至10kHz。本系列电源的型号由二部分组成，见下图：KGPS / 工作频率 输出功率 系 列 号例如：KGPS1000/0.5表示KGPS系列晶闸管中频电源，输出功率1000kW，工作频率500Hz。本系列中频电源采用交流直流交流变频方式，中频电源部分包括并联电容器组，160 kW以下中频电源规格的电容器组装在电源柜内，其它规格的中频电源均外置电容器组。本系列电源的工作环境应符合下列要求：1. 海拔高度不超过2000米。2. 周围环境温度不高于+40，不低于2。3. 周围环境湿度不大于85%（气温205

4、时）。4. 周围环境没有导电易燃易爆尘埃，没有能腐蚀金属和破坏绝缘的气体，蒸汽，没有强烈震动。5. 电网电压波动不大于10%，波形畸变不大于10%。6. 冷却水压力为0.20.4MPa，进水温度不高于35。7. 冷却水水质符合国标GB10067-1-88的要求。第二章 常见中频电源规格和技术参数本系列变频电源的技术参数见表2-1，表2-2和表2-3。表2-1 KGPS系列电源技术参数（3相6脉冲整流器）型号PS100PS160PS250PS500PS800PS1000额定功率（kW）1001602505008001000输入电压（V）380380380380660660输入电流（A）18029

5、04509208101000直流电压（V）500500500500890890直流电流（A）20032050010009001120输出电压（V）7507501500150024002400典型工作频率（Hz）1000100010001000500500表2-2 KGPS系列电源技术参数（3相6脉冲整流器）型号PS1250PS1500PS1800额定功率（kW）125015001800输入电压（V）660660660输入电流（A）126015001800直流电压（V）890890890直流电流（A）140016802000输出电压（V）240024002400典型工作频率（Hz）5005005

6、00表2-3 KGPS系列电源技术参数（6相12脉冲整流器）型号PS2000PS2500PS3000PS4000PS5000PS6000额定功率（kW）200025003000400050006000输入电压（V）660660900900900900输入电流（A）210102126021125215002189022250直流电压（V）8908901200120012001200直流电流（A）211252140021250216702210022500输出电压（V）240024003000300030003000典型工作频率（Hz）500500250250250250第三章 中频电源的主电路工

7、作原理本系列电源采用交流直流交流变频方式，由一个（或二个）三相桥式整流器将三相交流电变成直流，再由一个单相桥式逆变器将直流变为中频交流，整流器和逆变器均由可控硅（SCR）构成。1、 3相6脉波全控桥式整流器图 3-1图 3-23相6脉波全控桥式整流器电路如图3-1所示，电路中KP1、KP3、KP5的三个阴极连接在一起（共阴极组）。在正向控制脉冲作用下，每一瞬间只有阳极电位最高的一相导通，KP2、KP4、KP6的三个阳极连在一起（共阳极组）。在正向控制脉冲的作用下，每一瞬间只有阴极电位最低的一相导通，由图3-2所示的UA，UB，UC的相位关系可知，电路中整流元件的导通顺序为KP1KP2KP3KP

8、4KP5KP6。六只可控硅的起始导电角依次互差600，整流元件交替工作一周期内每只管子导电1200，每经600后，其中二相换流一次。在任何瞬间都有两只可控硅导电，为使全控桥能按上述顺序轮流导电，相应要求三相全控桥可控硅的触发脉冲UKP1，UKP2，UKP3，UKP4，UKP5，UKP6的频率要与被整流的三相电源的频率相同，相位依次互差600。如果触发脉冲都在自然换流点送出，则得到电路工作情况及输出电压波形与不可控的三相桥式电路完全一样。这时，整流桥输出的电压最高，称为全开放，通过加在可控硅上触发脉冲的相位延迟，即触发脉冲送出的时间从自然换流点延迟一个角度a（a称控制角），就可改变输出电压的大小

9、。因为每只整流可控硅的换流时间发生在触发脉冲送出的时刻。在可控硅导通时，整流输出电压Ud等于桥臂中两只导通可控硅所联电源的线电压，也就是波形图上在一定控制角下，两相电压的垂直距离。在图3-3中分别画出当a=00，a=300，a=600，a=900和a=1200时，整流输出电压和可控硅SCR承受电压的波形。当a600后，整流输出电压Ud出现负半波。在此期间，作用在SCR上的电网的线电压已经反向，但此时电抗器中储存的能量向电网反馈。当a=900时，整流输UcUbUa图3-3(a) a=00(b) a=300(c) a=600(d) a=900UacUdUkpUacUdUkp出电压的正半波与负半波大

10、小相等，此反向电压小于电抗器在此时感应的正向电压，所以SCR仍继续导通，从能量的观点来说相等，因此整流输出电压平均值等于零。a900时，整流输出电压的平均值为负值，这时电路进入有源逆变工作状态。当a=1200时，正半波的电压已不存在了，电抗器Ld的电感量不可能无限大，所以在有源逆变工作状态，当其储存的能量释放完后，电抗器的正向电势维持SCR导通的角度远小于1200。图2-3e显示出了这时的Ud波形，很显然，波形出现振荡的特性。实际上图2-3中所示的电压波形，没有考虑逆变电路工作时中频电压对它的影响，当逆变桥工作后，在电抗器前的波形已不再是光滑的了，如图2-4所示。波形上所带小锯齿形是通过电抗器

11、漏过来的中频电压。每一可控硅上显示的管压降波形可用示波器进行观察，随控制角不同，有不同的波形。根据波形，不仅可大概看出角的大小，而且可看出每只可控硅的工作是否正常。当角等于零时，整流器输出端的电压为Ud=1.35U线，若U线=380伏，则Ud0=1.35380伏=515伏（500伏）。在不同的控制角下，当电抗器的电感量Ld足够大时，可导出整流输出端电压为Ud=Ud0*COSa。U线=660V, Ud0=1.35660V=891V.三相桥式全控整流，在不同角下，由于电抗器Ld的作用，整流元件在一周期内的导通角可以认为总是1200，即1/3周期。由于一周内每个整流元件的导通时间是负载电流通过时间的

12、1/3，因而流过可控硅的电流是负载电流平均值的1/3，对1000千瓦中频电源来说，整流输出的电流一般不超过1600安，所以流过管子的电流平均值不超过533安。为了满足调压（调功）和保护的需要，要求整流触发脉冲的移相范围为1200，即a角可在00（自然换流点处）1200至范围内可调。当控制角a=00时，整流器输出电压最高，其值为Ud0=1.35U线，U线是输入整流器的交流线电压有效值，对于KGPS100KGPS500，U线=380V，Ud0=510V，对于KGPS500以上电源，U线=575V或660V或900V，Ud0=775V或890V或1200V。整流器正常工作时，电流会在变压器内阻和输电

13、线路上产生压降，所以整流器的实际最大输出电压比上述值要小十几伏。随着控制角a的改变，整流器的输出电压将在0到Ud0之间变化。在一定负载下，这等于改变了输出功率，为了具有更宽的负载适应性，KGPS系列电源被设计成当整流器输出额定电压Ud0时，输出电流为额定电流的80%。也就是说，当负载阻抗比额定阻抗低1.25倍时，KGPS系列固体电源依然能够输出额定功率。电流互感器的输出信号送入控制板，当信号大于设定的保护值时，控制板将停止产生触发脉冲，原来导通的可控硅将在下一个换流时刻关断，而其它可控硅因没有触发脉冲不再导通，这样就使整流器停止工作。输入电源线上同时接有三个压敏电阻，这些压敏电阻可以将外部线路

14、上的突发性高电压吸收掉，以保护整流器。在每个可控硅元件上并有电阻、电容构成的RC电路，用来吸收可控硅元件由导通变为截止时产生的过电压。在每个可控硅上都串联一个快速熔断器，作为对可控硅元件的最终保护，这个保护措施是后备的，正常情况下快速熔断器不会被熔断，而是由速度更快的电子保护线路将过电流消除掉。2、 6相12脉波全控桥式整流器6相12脉波全控桥式整流电路主要是将50Hz的交流电整流成直流。由12个晶闸管组成的12脉波串联全控整流电路，输入工频电网电压(380V-900V)，控制可控硅的导通，实现输出01150V 连续可调的直流电压。图 3-43、 单相桥式逆变器该产品采用了并联逆变器，这种逆变

15、器对负载变化适应能力强，见图3-7所示，它的作用是将三相整流电压Ud逆变成单相400-10KHz的中频交流电。一般，由于功率大小、进线电压等原因，逆变可控硅的数量有，四只、八只、十六只三种，即采用单管、串管、并管等技术。但为了分析方便，将其等效为图3-5，3-6电路。图3-5图3-6单相桥式逆变器的原理可以引用一个继电接触电路的例子来说明，如图3-5所示，当开关A、B闭合时，电流由（+）端A负载B（-）端，负载中电流的方向如实线箭头所示。当开关C、D闭合并同时打开开关A、B时，则电流的线路由（+）端C负载D（-）端，负载电流的方向如虚线箭头所示。如以相等的时间间隔，交替地合上和打开A，B和C、

16、D两组开关，则负载上获得交变电流，其频率取决于两组开关在每秒钟内开和关的次数。为了获得数百、数千赫的频率，就需要一种开和关的速度很快，而又经得起高电压，大电流的开关元件。可控硅就具有快速开通和关断的特性，因此它是一种较为理想的元件。我们把图3-5中的开关触点改成可控硅元件，就成为一个单相桥式可控硅逆变器，见图3-6。由图可以看出，该电路与单相全波可控整流电路的形式是相同的，仅是输入端与输出端互换而已。现在正是由整流电路的输出端输出一定频率的交流电流，所以称之为逆变电路。可控硅工作于交流电源的情况下，当交流电压过零变负时，可控硅承受反压而关断。若在逆变电路中的电源是直流电源，即可控硅工作于直流电

17、源的情况下，可控硅能否可靠地关断却是该种电路工作可靠与否的关键。一般采用电容器（即换向电容）来关断可控硅，这样，负载回路就不是简单的电感或电阻负载，而是包含有电容器的某种形式的谐振回路。图3-7通常中频加热的负载是感应圈（或经中频变压器匹配的感应圈），功率因数一般都很低，它除了吸取有功功率外，还要吸取感性无功功率，它的无功功率必须由电容器来补偿。利用补偿电容及负载的谐振特性是可控硅中频加热电源的一个特点。图3-8(a)(b)(c)(d)根据电容与负载连接的方法不同，逆变分为并联逆变和串联逆变两种形式。并联逆变就是将电容与负载并联组成电流谐振回路，见图3-7所示。并联逆变和串联逆变，两者特性各异

18、，他们都是可控硅中频电源的基本形式，KGPS系列中频电源采用并联逆变器。并联逆变器的工作情况，可在一个周期内分成四个阶段来说明，如图3-8ad所示。第一阶段：向KK1，KK4送入一个触发脉冲使之导通，电流从正端流入KK1，经负载电路，KK4，由负端流回。LC谐振电路受到这个电流的激磁而产生谐振，电容C上的电压是左正右负（见图3-8a）。第二阶段是换流阶段，当第一阶段进行到谐振电压Ua过零之前（即还保持图3-8a中所示的左正右负极性时），向KK2，KK3送入触发脉冲，瞬时四只可控硅均处于全部导通状态，逆变器的输入端短路，同时电容C两端也被SCR短路。由于中间直流电路中串有很大电感Ld，所以在短路

19、瞬间电流Id不能突变，而电容C被短路，引起很大的放电电流ic（ic也称换流电流，仅受桥臂串联换流电感LH的限制），换流电流与KK1，KK4中的电流相反，使KK1，KK4关断，同时形成KK2，KK3中的电流。第二阶段的时间是很短的，在这瞬时KK1，KK4的电流从最大值下降到零，KK2，KK3的电流从零上升到最大值。这段时间称为换流时间或重叠时间tg，而对应的相角为g。第三阶段是电流经KK2，KK3反方向通到负载电路，电容C两端的电压变为右正左负（见图3-8C）。第三阶段是中频交流的后半周期。第四阶段是在中频交流后半周期进行到一定的时候，KK1，KK4受触发导通，与第二阶段换流情况一样，KK2，K

20、K3将关断，使回路回复到第一阶段的状态。图3-9表示并联逆变器的电压和电流波形。Id是经整流输出的直流电流，由于经过一只大容量电感Ld的滤波，故电流比较平直。KK1，KK4在中频交流前半个周期导通，后半个周期关断；KK2，KK3在前半个周期关断，后半个周期导通。导通时经过管子的电流等于整流输出的直流电流Id，关断时为零。由于线路中每个逆变管串有换流感LH使得管子导通和关断时电流的变化不可能瞬时完成，而是按一定斜率上升和下降。所以图3-9b和c所示iKK1，iKK4，iKK2，iKK3的波形是一个接近于方波的梯形波，梯形波的上升沿和下降沿就是换流时间tg。逆变桥输出的电流ia，是两对桥臂流过的电

21、流，即前半周期为+ia，后半周期为-ia，从+ia到-ia的换流是在换流时间内逐步完成的。这样逆变器输出的中频电流ia是一个交流的梯形流（如图3-9d所示）它可分解成基波ia1（如图d中虚线所示）和高次谐波ia3，ia5.之和。但是由于逆变器输出端的负载是L-C组成的并联谐振回路，而谐振回路的固有接近于基波ia1的频率，也就是谐振回路对ia1呈现出较高的阻抗Z1，而对ia3，ia5.等高次谐波电流呈现出很小的阻抗Z3，Z5.。所以逆变桥输出的中频电压Uaia1Z1，呈现为正弦波（ia3Z3， ia5Z5很小，对总电压影响甚微）。Ua波形上的两个缺口正是换流的阶段，因为此时谐振回路两端被四只KK

22、全通而短路，所以电压下降，在换流结束后又恢复到相应的正弦电压值。图3-9f和g表示可控硅承受电压的情况。管子KK1，KK4在前半周期是导通的，因此管子两端电压只有管压降值（0.60.8伏）。t1时刻给KK2，KK3送出脉冲，电路开始换流，到t2时刻换流完成，从开始中换流的时刻t1一直到t3，谐振电容C上的电压仍然保留着原来的方向，所以在t1- t3时间内，加在KK1，KK4上的电压是反向电压。t3以后，电容C上的电压开始换向，KK1，KK4才承受正向电压。图3-9（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）IdIkk1,4Ikk2,3IaUaUkk1,4Ukk2,3Udtgtb确定开始换流

23、的时刻t1是非常重要的，必须在输出Ua过零前开始换流，并且必须结束。换流结束到可控硅管KK1，KK4承受正向电压，必须经过一定的储备时间tb（即图中t2到t3的时刻，对应的相角为），这是因为可控硅即使正向电流切断（等于零）以后，阻挡层中载流子复合，元件重新处于阻断状态和控制极恢复控制能力需要一定的时间（即关断时间toff），储备时间必须大于可控硅关断时间（即tb toff）。同时换流时间tg也不能任意短，这是受可控硅的电流上升率耐压量的限制，为了限制电流上升率，逆变电路中必须串联换流电感Lk。综上所述，为了保证可靠换流，换流时间应在Ua过零之前开始，这段时间称为触发引前时间tf。在波形图3-9

24、中可以看出，tf= tg+ tb，而电流ia超 前电压Ua的相角f=g /2+。可见逆变桥的输出电流ia必须超前输出电压Ua才能换流，否则换流失败，逆变器就不能正常工作。电流ia超前电压Ua表明逆变器是按一定超前功率因数运行，必须是负载谐振电路呈容性，也就是并联电容必须有过补偿，电容才能充有足够的能量，为换流提供所需的无功功率。图3-10为逆变器电压，电流矢量图，电流矢量图的各边乘以电压Ua便得功率图，这样并联电容所需的容量Pc为：Pc = PLsinfL + PLcosfL tg(+ g/2)式中 PLcosL -负载的有功功率。 PLsinL -负载的无功功率。UaILICIa+ g/2f

25、L 图3-10 即电容器的千乏数Pc必须比负载无功分量PLsinL多，所多的部分等于负载有功分量PLcosL的tg(+ g/2)倍。供给这一部分功率的电容器，称之为换流电容器。(+ g/2)时间对应的角度称为超前角。由以上分析可以看出，与负载并联的电容C有三个作用：（1）关断可控硅；（2）对高次谐波的电流起旁路作用，使输出电压为正弦波；（3）补偿电感负载的无功功率。逆变器的输出电压取决于输入直流电压和输出功率因数，见下式： Ua=1.1Ud/cosfKGPS系列中频电源工作于定角方式，即工作时保持输出功率因数cosf不变，所以输出电压Ua仅取决于直流电压Ud。在输出功率大于160kW的电源上，

26、并联电容器接成倍压形式，见图3-11。图3-11由图可见，负载上的电压UL为逆变器输出电压Ua的2倍，这样做的目的是减小线路损耗。当输出功率一定时，输出电压提高一倍则输出电流减小一倍，输电回路上的损耗也减小为原来的1/4。4、 滤波电抗器整流器和逆变器之间通过一个一分为二的滤波电感接在一起，这个电感器有三个作用：（1）使整流器的输出电流连续。（2）隔离整流器和逆变器，使他们互不影响。（3）当逆变器短路时，使短路电流不会太快增长，给保护线路留出足够的动作时间。第四章 中频电源的控制板原理1、 概述恒功率晶闸臂中频电源控制板，是本公司开发使用研制的新型控制触发板。主要由电源、调节器、移相控制电路、

27、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、超大规模专用集成电路，使其电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，所以现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把同步变压器的对应线接入控制板相应的接线瑞上，整流部分便能投人运行。逆变采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路，并设有自动重复启动电路，可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，提高了逆变的抗

28、干扰能力，而且仅需取样中频电压信号，而无需槽路电容器的电流信号，免去了外接中频电流互感器、确定取样电流相位的烦恼。因此在调试和使用现场中，也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反，而产生中频电源不能启动的问题。逆变电路中还加有逆变角调节电路，可以自动调节负载阻抗的匹配，达到恒功率输出，可以制成“快速熔炼”的中频电源，达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的(此功能也可被关掉)。逆变部分的主要电路均在大规模集成电路的内部，亦是数字电路。2、 产品名称产品名称:12脉冲恒功率晶闸管中频电源控制板。3、 适用装置适用于100Hz1kHz各种晶闸管并联谐振中频电源。4、 正常使用条件4.1 海拔不

29、超过2000米。4.2 环境温度100C400C。4.3 空气最大相对湿度不超过90%(200C50C)。4.4 运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。4.5 无剧烈振动和冲击。5、 主要技术参数5.1 主电路进线额定电压:1OOV900V(5OHz)。5.2 控制供电电源：单相18V/2A。5.3 中频电压反馈信号：AC20V/l5mA。5.4 电流反馈信号：ACl2V/5mA三相输入。5.5 整流触发脉冲移相范围：=001300。5.6 整流触发脉冲不对称度：小于10。5.7 整流触发脉冲信号宽度：600S、双窄、间隔600。5.8 整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电

30、压: l2V。触发脉冲蜂值电流: lA。触发脉冲前沿陡度：0.5A/S。5.9 逆变频率：40OHzlOkHz。5.10 逆变触发脉冲信号宽度：1/16逆变频率。5.11 逆变触发脉冲特性：触发脉蜂值电压: 22V。触发脉峰值电流：1.5A。触发脉冲前沿陡度：2A/S。 (逆变的触发脉冲变压器是外接的)5.12 故障信号输出:控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V；DC：lOA/28V。6、 电路原理整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。

31、组成该控制板的核心集成电路为整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保护、控制板欠压保护等，另外还有二个外部故障输入保护。6.1 整流触发工作原理这部分电路包括六相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。六相同步信号是由同步变压器从主回路的6相进线上取得（3相6脉冲不需要从同步变压器），然后经过电阻、电容进行滤波，再经光电藕合器进行电位隔离，获得12个相位互差60度的矩形波同步信号（每一组相位互差300），输入到主控板内部。在主控板的内部有相序自适应电路，确保了中频电源的每一组三相交流输入可以不分相序。在主

32、控板的内部电路有构成压控时钟，其输出信号的周期随调节器的输出电压VK而线性变化。数字触发的特征是用计数（时钟脉冲）的办法来实现移相，12路整流移相触发脉冲均此产生，12路整流移相触发脉冲经晶体管（3相6脉冲共有6只晶体管）陈列放大后，驱动整流脉神变压器输出。6.2 调节器工作原理共设有2个调节器：中频电压/电流调节器、逆变角调节器。其申电压/电流调节器是常规的PI调节器，在启动和运行的整个阶段，该环始终参与工作；逆变角调节器用于使逆变桥能在某角下稳定的工作。调节器电路的工作过程可以分为两种情况：一种是直流电压没有达到最大值的时候，即一个调节器没有限幅，而另一个调节器作于限幅状态，对应的为最小逆

33、变角，此时系统完全是一个标准的电压/电流闭环系统；另一种情况是直流电压已到最大值，即一个调节器开始限幅，整流桥的调节不再起作用，而另一个调节器退出限幅状态开始工作，调节逆变角调节器的角给定值，使输出的中频电压增加,达到新的平衡。此时，就有电压/电流调节器与逆变角调节器双环工作。中频电压互感器过来的中频电压信号由VFl、VF2输入后，分为两路：一路进行电平转换后送到一个调节器里；另一路经整流后，又分为两路，一路送到电压/电流调节器，另一路送到过电压保护。由主回路交流互感器取得的电流信号，从IF1a、IF1b、IF1c、IF2a、IF2b、IF2c输入（3相6脉冲只有三路输入），经二极管整流后，再

34、分为两路，一路作为过流保护信号，另一路作为电压/电流调节器的反馈信号。6.3 逆变部分工作原理本电路逆变触发部分，采用的是扫频式零压软起动，只需取一路中频电压反馈信号，无需槽路中频电容器上的电流信号，其本质上相当子它激转自激电路，属于平均值反馈电路。由于主回路上无需附加任何启动电路，不需要预充磁或预充电的启动过程，因此主回路得以简化，调试过程简单。启动过程大致是这样的：在逆变电路启动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路开始有直流电流时，便控制它激信号的频率从高向低扫描，同时继续加大主回路的直流电流，当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来

35、，并反馈到自动调频电路，自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的频率往低扫描动作，转由自动调频电路控制逆变动引前角，使设备进人稳态运行。若一次启动不成功，即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号，此时它激信号便会一直扫描到最低频率，重复启动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段，便进行一次再起动，把它激信号再推到最高频率，重新扫描一次，直至启动成功。重复启动的周期约为0.5秒钟。由VFl和VF2输入的中频电压信号，转换成方波信号，输出的逆变触发信号，经隔离放大后，驱动逆变触发CMOS晶体管。由于构成逆变压控时钟，输入进行频压转换后用于驱动频率表，F微调电位器用于整定外接频率表的读数。另外，当发生

36、过电压保护时，过电压保护振荡器起振，输出2倍于最高逆变频率的触发脉冲，使逆变桥的4只晶闸管（或8只晶闸管）均导通。7、 控制板的接线端子与参数控制板共有64个接线端子，各端子功能表见表4-1。表4-1功 能端 子 号参 数故障输出KT1KT2常开接点AC5A/220V，DC10A/28V常开接点的定触头接电源N线主板电源118V118V2AC 18V电压反馈信号VF1VF2AC中频电压20VA组电流反馈信号IF1aIF1bIF1cAC 三相12VB组电流反馈信号IF2aIF2bIF2cAC 三相12V控制信号RESTGNDREST悬空为运行状态，接地为停止运行和故障复位电平GND为控制信号接地

37、端（与给定共用）给定GNDADJ15VGND为给定接地端ADJ给定：DC 0+15VVCC DC +15V 最大输出20mAA组整流脉冲输出1G1-1G6+24V接A组1-6号整流脉冲板G极接A组1-6号整流脉冲板K极B组整流脉冲输出2G1-2G6+24V接B组1-6号整流脉冲板G极接B组1-6号整流脉冲板K极A组同步输入A、B、C（N）由A组三相同步变压器AC660/AC380V取得B组同步输入A、B、C（N）由B组三相同步变压器AC660/AC380V取得水压表P、PD外接水压表的下限常闭点频率表F、FD外接频率表（+15V,5mA）1组逆变脉冲输出+24VK7K9+24V逆变输出公共端

38、E端接串管逆变输出端接对角串管逆变输出端2组逆变脉冲输出+24VK8K10+24V逆变输出公共端 E端接串管逆变输出端接对角串管逆变输出端扩展电源输出+15V-15VGND扩展输出使用主板电源218V318V4AC18V8、 发光二极管工作状态表4-2代 号发光二极管亮时指示状态O.C过电流指示O.V过电压指示L.V欠压指示WPL水压不足VLOP电压环投入POW缺相指示max逆变角太大启动成功后熄灭min逆变角太小启动时闪烁9、 电位器表4-3代 号功 能W1（VF）调节限电压值和电压保护值，逆时针增大整定值W2（IF）调整限电流值和电流保护值，逆时针增大整定W3（min）调整最小逆变角，逆时

39、针增大整定值W5（max）调整最大逆变角，顺时针增大逆变角W4（max）调整整流脉冲最大移相范围，逆时针增大移相范围，一般出厂调好，不能再调W6（Fmax）调整最高启动频率，逆时针频率增大W7（F）校正频率表读数，逆时针减小读数W8调整整流脉冲的起始位置，逆时针减小读数，一般出厂调好，不能再调W9电流平衡修正微调10、 调试10.1 调试需准备的工具一台20M示波器，若示波器的电源线是三芯插头时，注意“地线”千万不能接，示波器外壳对地需绝缘，仅使用一踪探头，示波器的X轴、Y轴均需校准，探头需在测试信号下补偿好。若无高压示波器探头，应用电阻做一个分压器，以适应600V以上电压的测量。使用一个50

40、0、500W的电阻性负载。10.2 整流部分的调试为了调试的安全，调试前，应该使逆变桥不工作。例如:把平波电抗器的一端断开，再在整流桥直流口接入一个500、500W的电阻性负载。电路板上的“W2 If”微调电位器顺时针旋至最高端（调试过程发生短路时，可以提供过流保护）。用示波器做好测量整流桥输出直流电压波形的准备，把面扳上的 “给定”电位器逆时针旋至最小。送上6相供电（可以不分相序），检查是否有缺相报警指示。把面板上的“给定”电位器顺时针旋最大，直流电压波形应该几乎全放开（00），12个波头都全部显示，若中频电源为660V输入，此时的直流电压表应为指示在890V左右（若中频电源为380V输入，

41、此时的直流电压表应为指示在510V左右），再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小，直流电压波形几乎全关闭，此肘的角约为120度。输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。若在调试中，发现显示不出来12个整流波头，则应检查12只整流晶闸管的序号是否接对，晶闸管的门极线是否接反或短路。在此过程调试申也检查了面板上的“给定”电位器是否接反，接反了则会出现直流电压几乎为最大，只有把“给定”电位器顺时针旋到头时，直流电压才会减小的现象。在停电状态下，把逆变桥接入，使逆变触发脉冲投入，去掉整流桥的电阻性负载。把电路板上的“W1 Vf”微调电位器顺时针旋至最高端（调试过程发生逆变过压时，可以提供过压保

42、护），面板上的“给定”电位器逆时旋至最小。上电数秒钟后，把面板上的“给定”电位器顺时针慢慢地旋大，这时逆变桥会出现两种工作状态，一种是逆变桥启振，另一种是逆变桥直通，此时需要的是逆变桥直通。若逆变桥为启振状态，可在停电的状态下，调节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，就不会启振了。在缓慢旋大面板上“给定”电位器的操作中，应密切注意电流表的反应，若电流表的指示迅速增大，则应迅速把“给定”电位器逆时针旋下来，此时表明电流取样电路有问题，系统处于电流开环状态，应检查电流互感器是否接上。正常的表现是随着“给定”电位器的缓慢加大，电流表的指示也跟着增大，当停止旋转“给定”

43、电位器时，电流表的指示能稳定的停在某一刻度上。当出现直通现象时，把面板上的“给定”电位器顺时针旋大，使电流表的指示接近额定值的50%左右。使用万用表直流档测量主板上的两个电阻的电压，两个电压应该是大致相等的，若相差太大，说明电流互感器的同名端接错，必须改正，否则会影响电流调节器的正常工作。继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋到头，电流表的指示应接近额定值，逆时针调节主控制板上的“W2 If”电流反馈微调电位器，使直流电流表指示到额定输出电流，完成了额定电流的赘定。这样整流桥的调试就基本完成，可以进行逆变桥的调试。当调试场地的电源低于装置的额定电流时，额定电流的整定，可放在现场满负荷运行时进行。

44、但是应先在小电流的状况下，判定一下电流取样回路的工作是否正常。10.3 逆变部分的调试10.3.2校准频率表校准频率表（W7 F），面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小，把示波器接在逆变管管壳上，测逆变触发脉冲的它激频率，调节“W7 F”微调电位器，使频率表的读数与示波器测得的相一致。10.3.2 启振逆变器首先检查逆变晶闸管的门极线连接是否正确，逆变末级上的LED亮度是否正常，不亮则说明逆变末级的E和C接线端子接反了，再把主控板上对外的连线去掉，看熄灭的LED逆变末级是否处在逆变桥的对角线位置。把面板上的“给定”电位器逆时针旋到底，调节控制板上的“W6 Fmax”微调电位器，使最高它激频率高

45、于槽路谐振频率的1.4倍，“W3 min”、“W5 max”微调电位器旋在中间位置。把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，这时它激频率开始从高往底扫描(从频率表中可以看出）。逆变桥进入工作状态，开始启振，若不启振，表现为它激信号反复做扫频动作，可调节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下。若把中频电压互感器20V绕组的输出线对调后，仍然启动不起来，此时应确认一下槽路的诣振频率是否正确，可以用电容/电感表测量一下电热电容器的电容量及感应器的电感量，计算出槽路的谐振频率，当槽路的谐振频率处在最高它激频率的0.60.9的范围内时，启动应该是很容易的。再就是检查一下逆变晶

46、闸管是否有损坏的。10.3.3 整定逆变引前角逆变启振后，可做整定逆变引前角的工作，使用示波器观察电压互感器1OOV绕组的波形，调节主控板上“W3 min”微调电位器，使逆变换相引前角在250左右，此时中频输出电压与直流电压的比值为1.3左右。调节主控板上“W5 max”微调电位器，整定最大逆变换相引前角，则要求最大逆变换相引前角在420左右，此时中频输出电压与直流电压的比值为1.5。调试中若出现逆变引前角过大的现象，应检查槽路谐振频率是否过低。10.3.4 额定输出电压的整定（W1 Vf）在轻负荷的情况下整定额定输出电压，把“W1 Vf”微调电位器顺时针旋至最大，把面板上的“给定”电位器顺时

47、针旋大，逆变桥工作。继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋至最大，此时输出的中频电压接近额定值，逆时针调节“W1 Vf”微调电位器，使输出的中频电压达到额定值。10.3.5 额定电流整定（W2 If）额定电流整定的话，可在系统运行于重负荷下，逆时针调节控制板上的“W2 If”电流反馈微调电位器，使直流表达到额定值，如果限不住电流，则可改变主板上右下角的两个线绕电阻，电阻为RX21-10W 150。10.3.6 它激频率一定要使它激频率高于槽路可能的最大谐振频率，否则，系统由于它激频率的“拽着”而不能正常运行。它激频率高于槽路可能的最大谐振频率1.3倍是合适的。10.3.6 恒功率输出对熔炼负载来

48、说，恒功率输出是很重要的，要想使恒功率的的范围大，就要使逆变引前角从最小变到最大的范围尽可能的大，同时负载阻抗的匹配也很重要。即使不是熔炼负荷，这样做也有利于提高整流的功率因数。11、 注意事项11.2 晶闸臂装置在做绝缘耐压测试时，请取下控制板，否则可能造成控制板永久性损 坏。11.2 内部电路及参数的更改，怒不另行通知。11.3 如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏，本公司概不负责。第五章 中频电源操作和安全守则由于采用了先进的数字式集成控制板，所以KGPS系列电源的操作非常简单。在电源柜的操作面板上（6相12脉冲），共有13块仪表、2个电压转换开关、4个指示灯、4个按钮、1个旋钮。其中

49、在左边柜体面板上和右边柜体面板上分别装有4块仪表，左边柜体面板上4块仪表是1#进线电压、A1进线电流、B1进线电流、C1进线电流进线，右边柜体面板上4块仪表是2#进线电压、A2进线电流、B2进线电流、C2进线电流进线，中间面板上5块仪表分别指示直流电压、A组直流电流、B组直流电流、中频电压、中频频率。4个指示灯分别为“控制电源”指示，“电源合闸”指示，“中频启动”指示和“故障”指示。“中频启动”指示灯亮表示逆变器开始工作，“故障”指示灯亮表示电源柜的保调节旋钮护电路已动作。引起保护动作的因素有过电流、过电压、瞬间过电压、缺水、缺相、水温高等等。4个按钮分别为控制电源、电源合闸、电源分闸、中频启

50、动。1个旋钮为功率调节旋钮。1、 开机步骤：1.1 开机前确认水路正常，设备无渗漏；确认供电系统正常；炉衬使用前必须完好无损；1.2 合上柜内的提供控制电源的开关；1.3 顺时针旋转“总控制电源”旋钮；1.4 顺时针旋转“控制电源”旋钮，“控制电源”指示灯亮；1.5 按下“1#断路器合”按钮，“1#断路器合”指示灯亮；1.6 按下“2#断路器合”按钮，“2#断路器合”指示灯亮；1.7 按下“中频启/停”按钮，“中频启动”指示灯亮； 1.8 顺时针旋转“功率调节”电位器旋钮，听到中频尖叫声后，表明中频启动成功。2、 关机步骤：2.1 逆时针旋转“功率调节”电位器旋钮至最小，停止中频电源；2.2

51、顺时针旋转“中频启/停”按钮，“中频启动”指示灯灭；2.3 按下“2#断路器合”按钮，“2#断路器合”指示灯灭；2.4 按下“1#断路器合”按钮，“1#断路器合”指示灯灭；2.5 逆时针旋转“控制电源”旋钮，“控制电源”指示灯灭；2.6 逆时针旋转“总控制电源”旋钮。3、 注意事项3.1 每次启动前，必须确认“功率调节”电位器在最小位置。3.2 在运行过程中发生频繁过流、过压现象应认真检查，是否存在短路和打火现象。3.3 中频电源停止工作后，中频电源柜和电容器冷却水过10分钟后关闭。3.4 炉体的冷却水应继续保持通水10小时以上或炉膛内温度降至100以下方可关闭，同时避免炉膛内温度下降过快，减

52、少炉衬使用寿命。4、 安全守则4.1 电源柜在工作时，柜门必须关好。4.2 带电检修时，应注意不要碰触主路路母排。4.3 进行日常维护时，必须断开柜内空气开关。4.4 进行日常维护时，如需通控制电，必须拔掉柜内的KA4和KA5两个继电器。4.5 进行日常维护后，应清点工具，不要忘在电源柜内。第六章 中频电源的日常维护 经常清除电源柜的内积尘。特别是硅元件管芯外部，用干净的布擦去灰尘。控制板上的积尘应用软毛刷子扫去。检查并紧固所有的联接螺栓。主回路母排的紧固螺栓松动后，会使两块母排接触不良，产生热量并使联接处表面氧化，这时应用细砂纸将联接表面清理干净后再将螺栓上紧。检查冷却水路，特别是电源柜内的

53、尼龙软管，接头处如有漏水，应及时处理并将水擦干后再开机。检查冷却水管路中的水垢，如果发现水流明显减小时，应及时对冷却水管路进行清洗。第七章 中频电炉的故障诊断当KGPS系列变频电源本身或负载出现故障时，电源柜一般都会自动停机，并且处于保护状态，此时应立即关闭电源，查找故障原因并进行维修。需要说明的是，主回路中通过大电流的元件（可控硅，快熔）等的故障率远高于控制板，这些元件应是检查的重点。按故障现象，可以分为完全不能启动和启动后不能正常工作两大类。作为一般原则，当出现故障后，应在断电情况下对整个系统作全面检查，它包括以下几个方面：1、 进线电压断开主电路后，使用万用表测量以下主电路开关（接触器）

54、和控制电源保险丝后边是否有电，这将排除这些元件断路的可能性。2、 整流器它包括两路整流器，每一路整流器分别有6个可控硅，6个脉冲变压器。测量可控硅的简单方法是用万用表电阻档（200欧姆）档测量阳极阴极和门极阴极之间的电阻。测量时可控硅不用取下来，正常情况下阳极阴极间电阻应为，门极阴极间电阻应在1050欧姆之间，过小或过大都表明这只可控硅门极失效，将不能被触发导通。脉冲变压器次边接在可控硅上，原边接在主控板，用万用表测量原边电阻，阻值约50欧姆左右。3、 逆变器包括16只快速可控硅和8块脉冲变压器，可以按上述方法检查。4、 补偿电容器与负载并联的补偿电容器可能被击穿。电容器一般都分组安装在电容器

55、架上，检查时应先确定击穿电容器所在的组，断开每组电容器的汇流母排与主汇流排之间的联结点，测量每组电容器二个汇流排间的电阻，正常时电阻应为。确认坏的组后，再断开每台电容器引至汇流排的铜排，逐台检查即可找到击穿的电容器。每台电容器由8个芯子组成，外壳为一极，另一极分别通过绝缘子引到端盖上，一般只会有一个芯子被击穿，跳开这个绝缘子上的引线，这台电容器可以断续使用。电容器的另一个故障是漏油，漏油的电容器在短时间内可以继续使用，但应尽快更换。安装电容器的角钢与电容器架是绝缘的。如果绝缘击穿将使主回路接地，测量电容器外壳引线和电容器架之间的电阻，可以判断这部绝缘状况。5、 水冷电缆它是负载回路的一部分，工

56、作时受到拉力和扭力，时间长后可能在柔性联接处断开。测试一下电源柜的两根输出母排之间的电阻，可以判断负载回路是否接好，正常时其电阻应为零。6、 整流器触发脉冲在整流可控硅的脉冲变压器上有工作指示灯，接通电源，按“中频启动”按钮，然后打开柜门观察每个脉冲指示灯是否亮。如果不亮说明这一路没有触发脉冲。启动以后，工作不正常，一般表现在整流器缺相正常缺相图7-1，故障表现为工作时声音不正常，最大输出电压升不到额定值，而且电源柜输出电压升高，怪叫声变大，电抗器震动大。这时可以调低输出电压在200V左右，用示波器观察整流器的输出电压波形（示波器应置于电源同步），见图7-1。正常时输出电压波形每周期有六个波形

57、，缺相时会少二个。这类故障一般是由某只整流器可控硅没有触发脉冲或触发不通引起。这时应先用示波器看以下六个整流可控硅的门极脉冲，如果有的话，关机后用万用表200欧姆档测量以下各个电阻，将门极不通或门极电阻特别大的那只可控硅换掉。整流可控硅软击穿或电参数性能下降用示波器观察各整流可控硅的管压降波形，查找损坏的可控硅后更换。当损坏的可控硅击穿时，其管压降波形为一条直线；软击穿时电压升到一定时为一条直线，电参数下降时电压升到一定值时波形发生变化。如果出现上述现象，直流电流就会出现断流现象，造成电抗器震动。7、 逆变器三桥臂工作故障表现为输出电流特别大，空炉时也一样，且电源柜工作时声音很沉重。启动后将功

58、率旋给定设到最小时，会发现中频输出电压比正常时高。用示波器依次观察四个逆变可控硅的阳极-阴极之间电压波形，正常时每只的波形都如图7-2 KK3和KK4所示。如果三桥臂工作，可以看到逆变器中有相邻的二只可控硅波形正常，另外相邻的二只有一只没有波形，另一只为正弦波，见图7-2 KK1和KK2。这类故障是由于某一个可控硅没有触发或触发不通引起。如图7-2中，KK2触发不通，其阳极-阴极之间的KK1短路KK3正常KK4正常KK2开路图7-2波形就是正弦波，同时KK2触发不通会导致KK1无法关断，所以KK1二端就没有波形。8、 负载（感应线圈）短路或接地这类故障在中频感应炉上特别容易发生，因为炉子小，感

59、应线圈不是很坚固，在工作时受热应力而变形，导致匝间短路。这类故障表现为电流较大，工作频率比正常时高。第一种是感应器的铜管直接短路，第二种是感应器的固定胶木柱严重炭化，由于炭具有导电特性，故造成感应器匝间由炭化的胶木使其匝间直接连接造成感应器匝间短路，第三种是感应器底部有炉料，感应器铜管对炉料放电。9、 工作时过流保护经常动作一般是由于炉衬过薄引起。炉衬减薄后，等效阻抗减小，电源柜将限流运行，对于一套正常的熔炼系统，限流运行出现在刚开始熔炼和炉内金属快满了二个时刻，限流运行时间一般占总熔炼时间的50%左右，如果电炉的等效阻抗太小，限流时输出电压比较低，主板上电流调节器不能很稳定的工作，一有扰动（比如加料）输出电流就会波动超过保护上限，从而引起过流保护。通常情况下可以通过秤量每炉的金属重量来判断炉衬厚度，对于KGPS系列电源柜配套的熔炼炉，如果一炉熔化的金属大于其额定容量的1.3倍后，就应该更换炉衬。逆变可控硅水冷套内断水